• Tidak ada hasil yang ditemukan

Perancangan dan Realisasi Robot Waypoint Berbasis GPS - Design and Realization of GPS Waypoint Robot.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Perancangan dan Realisasi Robot Waypoint Berbasis GPS - Design and Realization of GPS Waypoint Robot."

Copied!
14
0
0

Teks penuh

(1)

i

Perancangan dan Realisasi Robot Waypoint Berbasis GPS

Disusun oleh:

Nama : Daniel Octa Vianus Nrp : 0822076

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia

Email : daniel.octavianous@gmail.com

ABSTRAK

GPS merupakan sistem yang menggunakan satelit untuk mengirimkan informasi koordinat posisi ke bumi dan ditangkap oleh sebuah alat penerima. GPS dapat digunakan sebagai alat navigasi dan tracking rute pada kendaraan. Salah satu aplikasinya adalah pengontrolan robot beroda ke koordinat tujuan yang ditentukan secara otomatis dengan dilengkapi modul U-Blox CN-06 v2.0 dan modul SIM900 GSM / GPRS. GPS berfungsi untuk mendeteksi posisi robot dan modul SIM900 GPRS untuk mengirimkan posisi robot ke database server sehingga dapat dimonitor posisi robot pada komputer.

Pada tugas akhir ini, GPS U-Blox CN-06 V2.0 akan mengirimkan data serial ke ATMega128 untuk diolah dan ATMega128 akan mengirimkan data tersebut ke database server melalui modul SIM900 GPRS. Data yang tersimpan pada database server tersebut akan ditampilkan ke dalam Google Maps sehingga dapat diketahui posisi robot. Data GPS yang digunakan terdiri dari Message ID,

Latitude dan Longitude. Robot beroda yang dirancang akan mengikuti peta yang

dirancang sebelumnya, yang mana peta tersebut terdiri dari 6 waypoint dan disetiap waypoint robot akan mengirimkan informasi ke database server bahwa robot sudah mencapai waypoint tersebut. Robot juga akan mengirimkan posisinya ke database server setiap 2.5 meter.

Dari hasil pengujian robot yang direalisasikan terhadap 2 macam jalur (jalur peta G dan jalur peta M), radius penyimpangan maksimum pada pengujian menuju waypoint adalah sebesar 4 meter.

(2)

ii

Design and Realisastion of GPS Waypoint Robot

Composed by:

Nama : Daniel Octa Vianus Nrp : 0822076

Electrical Engineering, Department Faculty of Engineering, Maranatha Christian University, Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia

Email : daniel.octavianous@gmail.com

ABSTRACT

GPS is a system that uses satellites to transmitte the coordinate position information to earth and captured by a receiver. GPS can be used as a navigation and tracking routes on vehicle. One application of GPS is automatically controling wheel robot to determined coordinate which eqquiped with U-Blox CN-06 v2.0 module and GPRS module SIM900. GPS is used to detect the position of the robot and SIM900 GPRS module is used to send the robot position to the database server so it can be monitored.

In this final project, U-Blox GPS CN-06 V2.0 will send serial data to ATmega128 to be processed and the ATMega128 will send that data to the database server via SIM900 GSM/GPRS module. The data which stored in the database server will be plotted on Google Maps, then the robot’s position will be known. GPS format data’s that used consisted of Message ID, Latitude and Longitude. The robot will follow the pathway map which had been design before. The maps consists of 6 waypoints and the information of coordinate will be sended to database server where the robot has reached the waypoint.

From the testing result of the realisation robot’s for two kinds of pathway map (G path and M path), the maximum of radius deviation is 4 meters heading to the waypoint.

(3)

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... x

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Perumusan Masalah ... 2

1.4 Pembatasan Masalah ... 2

1.5 Alat – alat yang digunakan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB 2 LANDASAN TEORI ... 5

2.1 Mikrokontroler ... 5

2.1.1 Fitur ATMega128 ... 5

2.1.2 I2C(Inter-integrated Circuit) ATMega128 ... 9

2.1.3 USART (The Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) ATMega128 ... 10

2.2 Motor Driver ... 11

2.3 Sensor Ultrasonik ... 14

2.4 GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) ... 17

2.4.1 Pengetian GPS ... 17

2.4.2 Cara Kerja GPS ... 18

2.4.3 TTFF (Time to First Fix) ... 18

2.4.4 Ketidakakuratan pada GPS ... 19

2.4.5 U-Blox CN-06 GPS RECEIver V2.0 ... 21

2.4.6 Protokol NMEA 0813 ... 22

2.5 Kompas Digital ... 23

(4)

vi

2.5.2 komunikasi I2C ... 24

2.6 Modul GSM dan GPRS... 26

2.7 AT Command ... 28

2.8 Rotary Encoder ... 30

BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI ... 32

3.1 Desain Skematik Board Mikrokontroler ... 34

3.2 Display Robot ... 36

3.3 Motor Driver Penggerak Robot... 37

3.3.1 Pengontrolan Motor DC dengan L298N ... 37

3.3.2 Pengaturan Pengontrolan Gerakan Motor dengan L298N ... 38

3.3.3 Pengaturan Pergerakan Robot ... 39

3.4 Sensor Ultrasonik ... 40

3.4.1 Hubungan antara Modul DT-SENSE USIRR dengan AMTega128 40 3.4.2 Pemograman DT-SENSE USIRR ... 41

3.5 Hubungan antara Modul Encoder dengan Mikrokontroler ... 42

3.6 Receiver GPS ... 43

3.6.1 Hubungan antara U-Blox CN-06 V2.0 GPS dengan ATMega128 43 3.6.2 Pemograman U-Blox CN-06 V2.0 GPS ... 44

3.7 GSM/GPRS ... 46

3.7.1 Hubungan SIM900 GSM/GPRS dengan ATMega128 ... 46

3.7.2 Program Read SMS ... 47

3.7.3 Program Update Location ... 48

3.8 Kompas Digital ... 52

3.8.1 Hubungan CMPS10 dengan ATMega128 ... 52

3.8.2 Program CMPS10 ... 52

3.9 Navigasi Waypoint ... 54

3.10 Perancangan Jalur ... 55

3.11 Perancangan Database... 56

BAB 4 PENGUJIAN ALAT ... 58

4.1 Pengujian Sensor Ultrasonik DT-SENSE USIRR ... 58

(5)

vii

4.3 Pengujian hasil Keluaran Koordinat GPS dengan Koordinat pada

Database server Menggunakan SIM90 GSM/GPRS Minimum System

Module ... 60

4.4 Pengujian Navigasi Robot... 60

4.4.1 Pengujian Navigasi Robot Pada Jalur ‘G’ ... 61

4.4.2 Pengujian Navigasi Robot Pada Jalur ‘M’ ... 64

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 67

5.1 Kesimpulan ... 67

5.2 Saran... 67

DAFTAR PUSTAKA ... 68

LAMPIRAN A REALISASI ALAT

LAMPIRAN B SKEMATIK PERANANGAN ROBOT WAYPOINT BERBASIS GPS

(6)

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega128 ... 6

Gambar 2.2 Gambaran Modul TWI Keseluruhan ... 9

Gambar 2.3 Blok USART ... 10

Gambar 2.4 Penggerak Motor dengan Sebuah Transistor ... 11

Gambar 2.5 Drver Motor H-bridge ... 11

Gambar 2.6 Arah Putaran Motor ... 12

Gambar 2.7 Pin Connection L298N ... 13

Gambar 2.8 Modul DT-SENSE USIRR ... 14

Gambar 2.9 Timing Diagram DT-SENSE USIRR ... 15

Gambar 2.10 Triangulation ... 18

Gambar 2.11 Good Dilution of Precision ... 20

Gambar 2.12 Poor Dilution of Precision ... 20

Gambar 2.13 Ublox CN-06 V2.0 ... 21

Gambar 2.14 CMPS10 ... 24

Gambar 2.15 Timing Diagram dari I2C ... 25

Gambar 2.16 Master Menulis ke Slave ... 26

Gambar 2.17 Master Membaca dari Slave ... 26

Gambar 2.18 SIM900 GSM/GPRS Minimum System Module ... 27

Gambar 2.19 Modul Encoder Hall Effect ... 30

Gambar 2.20 Pulsa Keluaran Encoder dengan Arah Putara ... 31

Gambar 3.1 Blog Diagram Robot Waypoint Berbasis GPS ... 32

Gambar 3.2 Flowchart Utama ... 34

Gambar 3.3 Skematik Sistem Minimum ATMega128 ... 35

Gambar 3.4 Skematik Regulator LM2576T ... 36

Gambar 3.5 Hubungan LCD dengan ATMega128 ... 36

Gambar 3.6 Skematik Perancangan L298N Paralel ... 37

Gambar 3.7 Flowchart Pergerakan Robot ... 39

Gambar 3.8 Hubungan Pin DT-SENSE USIRR dengan Atmega128 ... 40

Gambar 3.9 Timing Diagram DT-SENSE USIRR ... 41

(7)

ix

Gambar 3.11 Hubungan ATMega128 dengan Encoder Hall Effect ... 43

Gambar 3.12 Hubungan ATMega128 dengan Modul GPS ... 44

Gambar 3.13 Flowchart Pemograman U-Blox CN-06 V2.0 GPS ... 46

Gambar 3.14 Hubungan ATMega128 dengan Modul GPRS ... 46

Gambar 3.15 Sintaks dan Response AT Command Read SMS ... 47

Gambar 3.16 Flowchart Program Read SMS ... 48

Gambar 3.17 Sintaks dan Response AT Command Mengaktifkan Fitur GPRS 49 Gambar 3.18 Sintaks dan Response AT Command Mengakses Web Site ... 50

Gambar 3.19 Flowchart Program Mendapatkan Lokal IP ... 51

Gambar 3.20 Flowchart Program Mengakses Wen Site ... 51

Gambar 3.21 Hubungan ATMega128 dengan Kompas Digital CMPS10 ... 52

Gambar 3.22 Kondisi Saat Start Bit ... 52

Gambar 3.23 Kondisi Saat Stop Bit ... 53

Gambar 3.24 Flowchart Program Kompas Digital CMPS10 ... 54

Gambar 3.25 Sistem Navigasi Waypoint ... 54

Gambar 3.26 Perancangan Jalur ‘G’ Waypoint Robot ... 55

Gambar 3.27 Perancangan Jalur ‘M’ Waypoint Robot ... 56

Gambar 3.28 Perancangan Database server Waypoint Robot ... 56

Gambar 4.1 Pengujian Jarak dengan DT-SENSE USIRR ... 58

Gambar 4.2 Pengukuran Jarak dengan HYSRF05 ... 59

Gambar 4.3 Perbandingan Output Data GPS dengan Koordinat pada Database server ... 60

Gambar 4.4 Pengujian Titik Waypoint... 61

Gambar 4.5 Perancangan Jalur ‘G’ pada Lapangan Parkir Gedung FSRD UKM ... 61

Gambar 4.6 Data Koordinat Jalur G pada Database server ... 62

Gambar 4.7 Perbandnigan Koordinat Lapangan dengan Koordinat Database Server ... 63

Gambar 4.8 Perancangan Jalur ‘M’ pada Lapangan Parkir Gedung FSRD UKM ... 64

(8)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B ... 6

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C ... 7

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D ... 7

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port E ... 8

Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port F ... 8

Tabel 2.6 Fungsi Khusus Port G ... 9

Tabel 2.7 Fungsi-fungsi Pada Timing Diagram DT-SENSE USIRR ... 16

Tabel 2.8 Format data $GPGGA ... 23

Tabel 2.9 Konfigurasi pin SIM900 GSM/GPRS Minimum System Module 28 Tabel 3.1 Konfigurasi pin LCD dengan Pin ATMega128 ... 36

Tabel 3.2 Konfigurasi Pin L298N Kanan Parallel Mode dengan Pin ATMega128 ... 38

Tabel 3.3 Konfigurasi Pin L298N Kiri Parallel Mode dengan Pin ATMega128 ... 38

Tabel 3.4 Pengontrolan Arah Putar Motor ... 38

Tabel 3.5 Konfigurasi Pada Modul DT-SENSE USIRR ... 40

Tabel 3.6 Konfigurasi Modul DT-SENSOR USIRR Kiri dengan ATMega128 ... 40

Tabel 3.7 Konfigurasi Modul DT-SENSOR USIRR Kanan dengan ATMega128 ... 41

Tabel 3.8 Fungsi-fungsi Pada Timing Diagram DT-SENSE USIRR ... 42

Tabel 3.9 Konfigurasi Pada Modul Encoder Hall Effect ... 42

Tabel 3.10 Konfigurasi Pada Modul Encoder Hall Effect dengan ATMega128 43 Tabel 3.11 Format Data $GPGGA ... 45

Tabel 3.12 Register CMPS10 ... 53

Tabel 4.1 Data Pengukuran Jarak Modul DT-SENSE USIRR ... 58

Tabel 4.2 Data Pengukuran Jarak Modul HYSRF05 ... 59

Tabel 4.3 Data Pengujian Jalur G Terhadap Waypoint ... 61

Tabel 4.4 Perhitungan Selisih Koordinat Jalur G ... 63

Tabel 4.5 Perhitungan Perbandingan jarak Koordinat Jalur G ... 64

Tabel 4.6 Data Pengujian Jalur M Terhadap Waypoint ... 64

Tabel 4.7 Perhitungan Selisih Koordinat Jalur M ... 66

(9)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang masalah dari pelaksanaan Tugas Akhir ini. Kemudian akan dijelaskan juga latar belakang masalah, tujuan, perumusan masalah, pembatasan masalah, alat-alat yang digunakan, dan sistematika penulisan.

1.1 Latar Belakang Masalah

Seiring perkembangan teknologi khususnya di bidang navigasi GPS, sistem navigasi telah banyak diaplikasikan sebagai pengendalian dan pelacakan telah banyak direalisasikan pada berbagai alat mulai dari telpon seluler hingga kendaraan. Pada setiap kendaraan dibutuhkan sistem navigasi untuk dapat mengendalikan kendaraan sesuai dengan jalur yang diinginkan. Terutama jika kendaraan tersebut dapat berjalan sesuai dengan jalur yang diinginkan tanpa dikendalikan secara manual.

Pada tugas akhir ini, permasalahan diaplikasikan pada robot beroda. Robot beroda tersebut dapat bergerak sesuai dengan jalur yang telah ditentukan terlebih dahulu untuk dapat mengetahui posisi yang harus dilalui dan posisi tujuan. Posisi-posisi itu akan diubah menjadi titik-titik koordinat lintang dan bujur dari Posisi-posisi robot dan ditampilkan atau yang lebih dikenal dengan Waypoint dengan menggunakan receiver GPS yang dikirimkan dari satelit GPS. Selain itu, robot juga akan dilengkapi dengan sistem penginderaan jarak untuk mengetahui posisi lingkungan sehingga robot tidak menabrak. Pengujian sendiri akan diuji coba pada kawasan lapangan luas terbuka mengingat adanya sensitivitas dari GPS yang akan digunakan.

(10)

2

Universitas Kristen Maranatha robot tidak dimonitoring setiap detik. Robot akan mengirimkan posisinya setiap 2.5 meter sekali. Akan diamati apakah jalur yang sudah ditentukan sama dengan yang dimonitoring terhadap resolusi GPS yang digunakan.

1.2 Tujuan

• Merancang dan merealisasi robot dapat berjalan sesuai dengan jalur yang sudah ditentukan.

• Dapat memantau jalur yang telah dilalui robot melalui komputer.

1.3 Perumusan Masalah

1. Bagaimana cara penentuan koordinat GPS pada perancangan jalur? 2. Bagaimana robot dapat berjalan sesuai dengan jalur yang telah

ditentukan koordinat-koordinatnya pada perancangan jalur? 3. Bagaimana ketepatan posisi, lama proses, dan respon robot? 4. Bagaimana proses monitoring robot?

1.4 Pembatasan Masalah

1. Robot Waypoint Berbasis GPS ini merupakan prototipe dan akan diuji coba di lapangan parkir Gedung FSRD Universitas Kristen Maranatha dengan penambahan wall sendiri.

2. Jalur yang ditentukan sudah diketahui dengan penggunaan 6 buah

waypoint pada 5 jalur yang berbeda untuk mencapai goal.

3. Jalan yang akan ditempuh rata dan tidak rusak. 4. Resolusi GPS yang digunakan ± 2.5 meter.

5. Dikendalikan dengan ATMega128 dengan compiler codevision AVR. 6. Menggunakan Google Maps sebagai alat bantuan memantau posisi

(11)

3

Universitas Kristen Maranatha

1.5 Alat – alat yang digunakan

Dalam tugas akhir ini, robot dilengkapi dengan modul U-Blox CN-06 V2.0 sebagai penentu posisi, modul GPRS v1.0 Itead Studio sebagai penerima dan pengiriman posisi robot, 2 (dua) buah sensor ultrasonik DT-SENSE dan 1 (satu) buah sensor ultrasonik HYSRF05 sebagai pengukur jarak robot dengan dinding agar tidak menabrak. Prosesor yang digunakan pada sistem robot waypoint berbasis GPS ini adalah ATMega128 dengan pengontrol pergerakan motor robot menggunakan motor driver L298N model paralel. Robot juga dilengkapi dengan kompas digital CMP10 agar diketahui arah laju robot dan encoder untuk mengetahui jarak yang telah ditempuh robot.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri atas 5 (lima) bab dengan susunan sebagai berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Berisi latar belakang masalah yang mendasari penyusunan laporan ini yang ditulis dalam bentuk perumusan masalah dan tujuan yang ingin dicapai pada tugas akhir ini, dengan berpedoman pada pembatasan dari masalah yang dihadapi. Kemudian disertakan pula metodologi tugas akhir dan terakhir dijelaskan sistematika penulisan dari laporan tugas akhir ini. BAB 2 LANDASAN TEORI

(12)

4

Universitas Kristen Maranatha BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

Berisi rancangan awal dari Perancangan dan Realisasi Robot Waypoint Berbasis GPS, desain skematik integrasi antar komponen saling berhubungan, dan flowchart umum sistem.

BAB 4 HASIL DAN ANALISA

Bab ini berisi data pengamatan dari pengujian terhadap Perancangan dan Realisasi Robot Waypoint Berbasis GPS. Pengujian dilakukan terhadap sensor ultrasonik DT-SENSE, sensor ultrasonik HYSRF05, modul U-Blox CN-06 V2.0 GPS, modul GPRS v1.0 Itead Studio terhadap kinerja robot dalam mencapai tujuan yang ditentukan.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

(13)

67

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari tugas akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa yang akan datang.

5.1 Kesimpulan

Dengan memperhatikan data pengamatan dan analisi pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa:

1. Robot berhasil melaju ke arah waypoint yang sudah ditentukan sebelumnya.

2. Robot berhasil mengirimkan koordinat posisi-posisi yang dilaluinya ke dalam

database server dan menampilkan koordinat tersebut dalam Google Maps.

3. Penyimpangan pada titik tujuan lebih dari akurasi GPS ±2.5 meter yaitu dengan penyimpangan maksimum 4 meter yang disebabkan karena dipengaruhi gedung-gedung sekitar, kondisi langit yang berawan, kemampuan modul GPS dalam menerima sinyal dan mengolah data yang digunakan dan kesalahan yang disebabkan robot selalu bergerak (tidak tetap).

5.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Menggunakan kamera dan proses pengolahan citra untuk membaca lebar jalan dan halangan-halangan yang ada.

2. Proses monitoring posisi robot dapat menggunakan flash agar visualisasinya lebih baik.

(14)

68

DAFTAR PUSTAKA

1. Hasanudin Z, Abdin. 2011. “ SURVEI DENGAN GPS”. Bandung: Penerbit ITB

2. Kadir, Abdul. 2009. “From Zero to A Pro : Membuat Aplikasi Web

dengan PHP dan Database MySQL”. Yogyakarta : ANDI

3. Muis,Saludin. 2012.”Global Positioning System”. Yogyakarta : Graha Ilmu

4. Sigit, Riyanto. 2007. “ROBOTIKA,SENSOR&AKTUATOR”. Yogyakarta : Graha Ilmu

5. Datasheet, CMPS10,

http://pishrobot.com/files/products/datasheets/cmps10.pdf

6. Datasheet, DT-SENSE USIRR,

http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_fi les/artikel/AN140.pdf

7. Datasheet, FTP HTTP AT Commands User Guide,

http://www.reyax.com/Module/GSM/SIM900D/AN_SIM900_FTP_HTTP

10.Datasheet, Rover 5 Tank Platform,

https://www.sparkfun.com/datasheets/Robotics/Rover%205%20Introducti on.pdf

11.Datasheet, SIM900 RS232 GSM MODEM OPN,

http://www.rhydolabz.com/documents/gps_gsm/sim900_rs232_gsm_mode m_opn.pdf

12.Datasheet, u-blox 6 Receiver Description and Protocol Specification,

http://www.kayraelektronik.com/download/gps-moduller/LEA/u-blox6_ReceiverDescriptionProtocolSpec_(GPS.G6-SW-10018).pdf

13.Atan2, http://www.php.net/manual/en/function.atan2.php, 11 Oktober 2013

14.ATMega128, Atmel, http://www.atmel.com

15.Getting from Point A to Point B,

https://sites.google.com/site/wayneholder/, 10 september 2013 16.Google Maps API, www.w3schools.com, 12 Mei 2013

Referensi

Dokumen terkait

Hasil penelitian menunjukkan bahwa variabel-variabel yang mempengaruhi preferensi konsumen terhadap kopi susu instan adalah kualitas produk dengan nilai koefisien

( α = 5%), baik sebelum dan sesudah, sebelum dan saat serta sesudah dan saat adanya pengumuman Right Issue, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa tidak ada

Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Murni (1998) yang menun- jukkan bahwa pengaruh dosis herbisida cam- puran glifosat dan 2,4 – D terhadap per- tumbuhan kedelai mulai

Adapun ruang lingkup asuhan kebidanan komprehensif ini dimulai dari kehamilan TM III, bersalin, nifas, bayi baru lahir dan KB yang dilakukan dalam bentuk 7 varney

Berdasarkan latar belakang tersebut maka dalam penelitian ini akan dikaji lebih mendalam tentang : Pemuliaan Tanaman Padi ( Oryza sativa L.) melalui Persilangan Antara

Berdasarkan hasil penelitian untuk mengetahui apa saja faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan sistem adat perkawinan di Desa Parit Baru maka peneliti

Thermal unit ialah jumlah panas yang harus tersedia bagi tanaman untuk optimalisasi pertumbuhan dengan akumulasi suhu rata-rata harian diatas suhu baku (suhu dasar)